Können wir das Handy, Satellitentelefon oder Walkie-Talkie von jemandem erkennen, der auf dem Mars von der Erde aus geht?

Vielleicht.

Beginnen wir mit einem bekannten System, das direkt von der Marsoberfläche aus mit der Erde kommunizieren kann: die Low-Gain-Antenne von Curiosity. Dieser wird von einem 17-W-Sender betrieben und hat einen Antennengewinn von 6 dB (also 48 dBm), was ausreicht, um mit einer 34-m-DSN-Antenne auf der Erde mit niedrigen Geschwindigkeiten (10-50 bps) zu kommunizieren.

Vergleichen Sie dies mit einem Mobiltelefon: Dieses hat einen Antennengewinn von 3 dB und eine Sendeleistung von bis zu 1 W , was 33 dBm ergibt.

Dann müssen wir wissen, welchen Link-Margin LGA von Curiosity hat. Ich habe keine Nummer dafür, aber es scheint ziemlich niedrig zu sein (Seite 120 des PDF), wobei die Kommunikation nur möglich ist, wenn die Erde sich von Curiosity aus gesehen nahe dem Zenit befindet.

Mein Fazit: Mit einer 70-m-DSN-Antenne kann man zwar erkennen, dass eine Übertragung stattfindet, aber die erreichbare Datenrate ist viel zu gering, um die Kommunikation zu unterstützen (viel niedriger als das Telefon, es braucht ein paar kbit/ s zur Unterstützung eines Telefonanrufs).

Ich habe einige Effekte ignoriert (Satphones und alte analoge Mobiltelefone verwenden möglicherweise einen stärkeren Sender, andere Übertragungsfrequenzen als die von Curiosity verwendeten 8 GHz).

Um zu wissen, ob ein Signal empfangen werden kann, müssen Sie Ihr Linkbudget überprüfen.

Hier haben wir:

• Sendeleistung: maximal 1W (30 dBm)
• $+$Sendeantennengewinn: 2 bis 3 dB.
• $-$Freiraumverlust: $$20 log_{10}\left(\frac{4\pi df}{c}\right)$$ Die Entfernung zwischen Erde und Mars variiert zwischen 54 und 401 Millionen km. Die Frequenzen von Mobiltelefonen variieren von 800 MHz bis 2,1 GHz, sodass der Verlust irgendwo zwischen 245 und 270 dB liegt.
• $+$Antennengewinn empfangen: $$10log_{10}\left(\frac{4\pi^2r^2\eta f^2}{c^2}\right)$$ Betrachten wir eine 70m Antenne (das ist schon eine riesen Antenne), der Gewinn liegt je nach Frequenz zwischen 54 und 63 dB

Das Endergebnis ist eine Empfangsleistung von -149 dBm im besten Fall, -183 dBm im schlechtesten Fall. Wenn Sie das Sendegerät steuern und ein Signal mit einer Bandbreite von wenigen Hz senden könnten und Ihr Empfänger in flüssigem Stickstoff badet, dann könnte es möglich sein. Aber bei Mobiltelefonen, die eine Bandbreite in der Größenordnung von MHz verwenden, scheint das ziemlich unwahrscheinlich.

Mobiltelefone, die Zeitschlitze für verschiedene Benutzer verwenden, sollten nicht selbst senden. Sie müssen nach Türmen in der Umgebung suchen und eine Verbindung zum nächsten herstellen. Wenn ein Anruf aufgebaut wird, weist der Tower dem Telefon einen Zeitschlitz zu. Das Telefon darf nur innerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes senden. Wenn das Telefon zu irgendeinem Zeitpunkt außerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes senden würde, würde es den Datenaustausch mit anderen Mobiltelefonen innerhalb des gleichen Turmbereichs stören.

Aber auf dem Mars gibt es keine Türme für Handys. Ein Handy würde nach Türmen in der Umgebung suchen, aber keine finden. Es würde "kein Netz gefunden" anzeigen und nichts übertragen. Daher konnte selbst mit einem sehr empfindlichen Empfänger kein Sendersignal von der Erde erfasst werden.

Aber selbst wenn dort auf dem Mars ein Mobilfunkmast stehen würde, die von den Handys gesendeten Signale sind zu schwach, um auf der Erde empfangen zu werden. Die modulierte Datenrate des Signals ist für so große Entfernungen viel zu schnell. Bei einer sehr langsamen Datenrate von einigen Bits pro Sekunde oder sogar mehreren Sekunden pro Bit könnte der Empfang eines solch schwachen Signals möglich sein. Die Erkennung eines Signals, das schwächer ist als das Rauschen aus dem Weltraum, ist nicht so einfach.